2005년, 체스 프로그램을 탑재한 히드라(hydra) 슈퍼컴퓨터(supercomputer, HPC)가 인간을 상대로 프리스타일 체스 대회에서 이겼다. 이후 2016년, 구글 딥마인드의 고도화된 인공지능 바둑 프로그램 ‘알파고 리(AlphaGo Lee)’는 우리나라 이세돌 9단을 4대1로 대파했다. 알파고는 정확한 바둑집 계산 능력을 보여주었다. 당시의 알파고는 48개의 TPU가 사용된 분산 버전의 인공지능 프로그램으로 학습화된 인공지능이었지만 추론 능력을 배제된 상태였다.

그렇다면 추론까지 가능한 인공지능(AI) 개발은 가능할까.

오래전부터 인간은 자신을 복제하고 싶어 했다. 눈사람에서 부터 인간은 새로운 인간상을 자신이 직접 만들고자 했다. 그 욕구는 바로 상상에서부터 시작한다. 자신의 분신을 만들고자 한 상상의 역사가 최근에는 AI(인공지능)의 개발로까지 이어지고 있다.

인간처럼 실시간으로 시각, 청각, 계산(추론), 창의력을 발휘하기 위해서는 초당 엑사플롭스의 계산 능력은 필수이고 이를 실현할 향후의 슈퍼컴퓨터는 인공지능(A.I.) 자아를 개발할 수 있다고 보고 있다.

통상 인간은 1초당 10의 14~16승의 계산이 가능하다. 플롭스 단위로는 0.1~10 페타플롭스에 해당하는 수준이다. 미국의 MIT 컴퓨터 공학과 레이 커즈와일(Ray Kurzweil) 학자에 의하면, 다른 기종 간의 연산능력을 시뮬레이션하기 위해서는 대상보다는 최소 100~1000배가 우월해야 하는데, 그의 이론에 따라 인간의 뇌만큼 시뮬레이션 하려면 컴퓨터 CPU는 10엑사플롭스의 연산 능력이 있어야 된다는 결론이 나온다. 현재 미국을 비롯해 중국과 일본이 2020년을 목표로 개발하고 있는 슈퍼컴퓨터의 능력이 바로 엑사플롭스급 컴퓨터다.

영화 '터미네이터(Terminator)'의 인공지능을 가진 기계인간 T-101의 아놀드 슈왈츠제네거가 바로 실현될 수 있는 것이다. 빠르면 2020년부터다. 프로토 타입의 인간과 매우 흡사한 인공지능 자아가 탄생될 수도 있다.

미래는 AI시대이고 AI시대를 위해서 국가와 기업체는 슈퍼컴퓨터의 퍼포먼스 향상에 주력해야 한다. 슈퍼컴퓨터의 능력이 미래 시장에서의 주도권을 가질 수 있는 것이다. 이에 일본과 EU도 미국과 중국에 이어 슈퍼컴퓨터 전쟁에 가세했다. 

슈퍼컴퓨터 연산의 활용은 기상·재난 예보, 과학기술 연구, 신제품 개발 등에서부터 이제는 4차 산업시대의 핵심 인프라인 AI(인공지능)가 빅데이터를 통해 자료를 가공한 첨단 기술과 맞물려 신기술 개발 선도를 주도하는 가장 중요한 필수 아이템으로 인식되고 있다.

실례로 슈퍼컴퓨터는 AI 자율주행 자동차 개발 등을 비롯한 산업 전반에서의 활용도에서 부터 과학기술, 우주개발·탐사, AI 로봇개발, 이지스함 레이더 기술개발, 신약 개발, 핵실험 시뮬레이션과 더불어 이제는 바이오, 교육, 신소재 개발, IoT, 날씨·주가 예측 등 실생활의 구석구석까지도 활용될 수 있다.

2018년 6월 이후 5년 만에 1위 탈환에 성공한 미국의 슈퍼컴퓨터 IBM 서미트는  페타플롭스 성능을 지니고 있어 향후 엑사플롭스 스케일 슈퍼컴퓨터의 개발을 위한 중간 과정에 속하는 슈퍼컴퓨터로 향후 엑사플롭스 슈퍼컴퓨터의 성능 순위와 보유 수에 따라 해당 국가의 산업 전반에 미치는 영향력은 자국을 넘어 글로벌 시장에서 시장 선도의 장악력은 극대화 될 것이다.

미국의 첫 엑사플롭스급 슈퍼컴퓨터 개발 프로젝트는 '오로라'로 늦어도 2022년 아프곤 국립 연구서에 설치될 예정이다. 중국은 지난해 5월에 엑사급 슈퍼컴퓨터의 프로토 타입인 '톈허-3'를 제조했다. 최종 개발 완성품은 2020년부터 운영될 예정이다. 일본은 기존의 10페타플롭스 급의 슈퍼컴퓨터를 이을 '포스트 K 컴퓨터' 개발을 지난해 8월에 마치고 현재는 제작에 착수해 2021년부터 운영할 계획이다. 이를 위해 일본 정부는 약 1조 1165억 원을 지원하고 있다.

EU는 최근 최고성능의 슈퍼컴퓨터 개발에 10억 유로 프로젝트를 가동하고 있고, 2027년까지 270억 유로를 지원해 포스트 엑사플롭스급 슈퍼컴퓨터 개발을 추진하고 있다. 

2018년 4월에 중국 반도체 설계업체인 중텐위이를 전량 인수한 알리바바는 올해 4월에 첫 신경망 칩을 발표한다고 밝힌바 있다. 현재 알리바바 산하의 달마원 연구기관은 인공지능 반도체 개발을 위해 100여 명 이상의 칩 설계 연구팀원을 보유하고 있다.

우리나라는 지난해 11월 7일, 2015년에 도입 완료된 기존 슈퍼컴퓨터 4호기(CRAY XC40)를 대체하기 위해 과학기술정보통신부와 한국과학기술정보연구원(KISTI)은 슈퍼컴퓨터 5호기 '누리온' 구축을 KISTI 대전 본원에 완료·개통했다. 국제슈퍼컴퓨팅컨퍼런스(ISC)에서 매년 두 차례 전 세계의 슈퍼컴퓨터의 연산능력 500위 순위를 발표한다. 우리나라에 최근 도입된 슈퍼컴퓨터 5호기 '누리온'은 10위권에도 들지 못하고 13위로 기록되었다. 

도입된 지 얼마 되지도 않았지만 순위가 13위인 이유는 슈퍼컴퓨터 개발에 필요한 자본의 부족이 첫 번째 순위로 뽑는다. 우리나라 정부는 슈퍼컴퓨터 도입에 약 1천억 원 규모로 적다. 이번에 도입한 5호기 누리온은 소프트웨어 비용 관련 제반비용까지 합해 총 908억 원이 들었다. 반면에 일본은 차세대 슈퍼컴퓨터 개발에 우리의 10배 이상의 수준으로 자본을 투입하고 있는 실정이다. 

최신 슈퍼컴퓨터의 연산능력 500위 순위에 따르면, 중국은 총 227개(45.4%)의 슈퍼컴퓨터 이름을 올렸다. 그 다음으로는 미국으로 총 109대(21.8%), 3위는 일본(6.2%)으로 총 31대. 우리나라는 6대가 고작 1.2%를 차지하는데 그쳤다.

KC1 슈퍼컴퓨터와 코코링크의 슈퍼컴퓨터 민간 제조 업체 등 우리나라의 민간 슈퍼컴퓨터가 미국의 IBM社의 파워 시스템 개발처럼 1위의 슈퍼컴퓨터에 버금가는 경쟁력을 얻으려면 민간과 정부정책의 공조와 협력 시스템을 갖추어야 할 것이다. 바로 원스탑(One-stop) 컨트롤타워를 설치해 한국의 미래 기술전략을 위한 로드맵을 먼저 수립하고 로드맵에 따른 자본 확보책을 구성해서 추진해야 할 것이다.

세계 최고의 반도체 집적 최첨단 기술을 확보한 우리나라가 세계 최고의 슈퍼컴퓨터를 못 만들 이유는 없다. 한국의 반도체 소자 제조업체의 한 관계자 말처럼 "우리나라에서 과학 기술분야에서 노벨상 수상이 없는 이유가 어쩌면 (최고의) 슈퍼컴퓨터가 없어서 그런 것인지도 모른다"는 말에 이상하게 공감이 간다.

한편, 최근 미국은 슈퍼컴퓨터보다 월등히 뛰어난 양자컴퓨터 선점을 위해 지난해 12월에 5년간 12억 달러를 투자하는 국가양자주도법(the National Quantum Initiative Act; NQI)을 통과시켰다.